通訊作者和單位：盧小泉，薛中華 西北師範大學
原文連結：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2021.214149
關鍵詞：Point-of-care testing•Photothermometric•Photothermal materials•Naked eye•Simple signal readout
光熱感測策略作為一種強大的即時檢測(POCT)方法，在各種化學/生物感測領域引起了極大的興趣。雖然在疾病診斷、健康管理和環境監測領域的大量比色感測器、熒光化學感測器和電化學感測器已經取得了相當大的進展，但是這些傳統方法大多存在著背景訊號高、時空條件不可控、操作程式複雜、成本高等明顯缺陷，因此其實際應用受到嚴重限制。作為一種替代策略，基於各種光熱材料的光熱感測器目前已被證明可以有效地打破上述限制，特別其具有便攜性、低成本、高解析度、高時空可控性等優點，實現了更多潛在的應用，成為新的前沿和潛在的POCT分析方法。
Fig. 1. Schematic application representation of photothermometric sensors based on photothermal agents and materials.
到目前為止，對新開發的光熱分析方法的發展的綜述幾乎沒有報道和討論。為了突出其重大進展，並提供對這種新興的POCT方法的全面理解，我們總結了幾種型別的光熱劑和材料，並對其在光熱感測器中相應的感測應用進行了綜述。最後，介紹了不同光熱劑和材料在光熱領域面臨的挑戰和未來前景。
光熱感測平臺一般分為三部分：鐳射光源（通常使用NIR光）、溫度計讀取器（數字或家用溫度計）、具有訊號轉導通道的光熱劑和材料（目標依賴的光熱效應）。鐳射源提供初始能量來誘導光的熱轉換。通常，在選擇合適的光熱基底來製造光熱感測器時，應仔細考慮兩個關鍵因素。首先，由於需要確保足夠靈敏的熱敏性，優先推薦使用光熱劑或高效率光熱轉化的材料。其次，所選的光熱劑或材料可以很容易地與目標分析物整合，構建訊號轉導通道，進一步介導樣品對NIR鐳射照射的吸收，最終誘導樣品溫度升高。數字等行動式裝置或家用溫度計作為最終的直接接收器，從NIR鐳射輻照樣品產生的熱量中讀取溫度變化。
研究人員探索新的物理和化學性質以及各種感測分子和材料在分析化學領域的創新應用。由於其特殊的結構和獨特的性質(光吸收、光穩定性和生物相容性)，一些具有良好光熱效應的有機分子，包括染料分子（如吲哚菁綠）和聚合物分子（如聚多巴胺）已優先探索被用來製造光熱感測器。這些分子在POCT應用中表現出良好的簡單性和適用性，極大地促進了光熱感測方法的發展。
隨著奈米材料和奈米技術的發展，光熱試劑的型別和性質得到了不斷的提高。在發展先進的基於光熱奈米材料的光熱檢測策略方面已經做出了許多努力。為了提高選擇性和靈敏度，科研人員逐步發現並探索了一些具有優異光熱效能的無機奈米材料（金屬奈米粒子、普魯士藍奈米粒子、碳奈米材料等等）。與基於有機的光熱襯底相比，這些開發的先進無機奈米材料通常具有強大的NIR吸收能力和在外部光源下的可調光響應。此外，它們具有良好的光熱穩定性和化學穩定性，可以顯著提高其光熱轉化效率。
為了尋找具有高光熱轉換效率的新型光熱材料，開發相應敏感的光熱感測策略，一些具有特殊結構和多樣化功能的複合奈米材料引起了廣泛的關注。為了開發複合材料在光熱分析等方面的新應用，我們提出了一些具有高光穩定性和光熱轉換效率的複合光熱奈米材料。與傳統的單組分光熱吸收器相比，這些複合光熱材料具有較高的光熱效率和良好的感測響應等優點。
雖然光熱感測取得了很多進展，但在今後的研究工作中，仍有一些關鍵問題需要考慮，包括光熱檢測方法的訊號產生、訊號放大、訊號讀取器和訊號轉換。
